(57)【要約】【課題】  破壊抵抗が一定し、樹脂表面に線状溝の加工痕跡が見えることのない樹脂加工方法を提供する。【解決手段】  超音波カッター３０を用いて、樹脂４０に所定の厚さの線状溝５２を形成し、樹脂４０の厚みを２ｍｍ以下程度にする。超音波カッター３０の刃３０ａの形状は、幅広でかつ鈍角である。次に、超音波カッター２６を用いて、樹脂４０に所定の厚さの線状溝５４を形成し、樹脂４０の厚みを０．５ｍｍ以下にする。線状溝５４は線状溝５２と同じ位置に形成される。超音波カッター２６の刃２６ａの形状は、幅が狭くかつ鋭角である。【選択図】        図３
2005035253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂表面に当該樹脂が薄肉厚となるような線状溝を形成する樹脂加工方法であって、
樹脂が第１の厚さとなるように前記樹脂の表面に第１の幅の第１の線状溝を形成する第１の形成ステップと、
前記第１の線状溝部分の前記樹脂の厚さが前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さとなるように、前記第１の線状溝部分に前記第１の幅よりも狭い第２の幅の第２の線状溝を形成する第２の形成ステップとを含む
ことを特徴とする樹脂加工方法。
【請求項２】
前記第１および第２の形成ステップでは、異なる超音波カッターを用いて前記第１および第２の線状溝をそれぞれ形成し、前記第１の形成ステップで用いられる前記超音波カッターの方が、前記第２の形成ステップで用いられる前記超音波カッターよりも先端の角度が大きい刃を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の樹脂加工方法。
【請求項３】
前記第１の形成ステップで用いられる前記超音波カッターの切削面は、鉛直方向に取り付けられる前記超音波カッターに対し、前記超音波カッターの進行方向と反対方向に所定の傾斜角を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の樹脂加工方法。
【請求項４】
前記第１の形成ステップで用いられる前記超音波カッターの切削面は半円形状である
ことを特徴とする請求項２または３に記載の樹脂加工方法。
【請求項５】
前記第１の厚さは２ｍｍ以下であり、前記第２の厚さは０．５ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の樹脂加工方法。
【請求項６】
前記第１および第２の形成ステップでは、前記第１および第２の線状溝に冷却ガスをそれぞれ吹き付ける
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の樹脂加工方法。
【請求項７】
前記冷却ガスは窒素ガスである
ことを特徴とする請求項６に記載の樹脂加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック等の樹脂加工方法に関し、特に、切削による樹脂加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の助手席に備えられたエアバックは、通常時にはダッシュボードの内部に格納されているが、衝突時にはダッシュボードを破壊し開くようになっている。このため、ダッシュボードは一定値以上の破壊力が加わった場合には、破壊されるように設計されている。このようなダッシュボードはプリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニール（ＰＶＣ）、オレフィン（ＴＰＯ）などの樹脂が用いられており、衝突時に破壊されるように、樹脂の一部が薄く加工されている。
【０００３】
一般に、ダッシュボードの厚さは３ｍｍ程度であり、衝突時に破壊されやすくするには一部を０．５ｍｍ以下に加工しなければならない。樹脂の一部を薄く加工する方法として、従来、金型に樹脂を流し込み成型する方法がある。しかし、この方法では、特に樹脂のシボ加工部分に厚さのムラが発生しやすい。このため、不良品が多く発生し、歩留まりが悪いという問題がある。
【０００４】
その他の加工方法として超音波カッターを用いて線状溝を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−１３８３９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、超音波カッターを用いる方法では１回の処理で線状溝を形成している。このため、線状溝の幅を狭く形成するためには幅の狭い先の尖った超音波カッターで樹脂を切削しなければならず、その場合には、図７に示すように樹脂４０の切削された部分が線状溝４２の周辺に残ってしまう。すなわち、線状溝４２の周辺に肉もり４４が生じる。このため、線状溝４２部分における破壊抵抗にばらつきが生じるという問題がある。
【０００６】
一方、線状溝４２の幅を広く形成するためにはある程度の幅を有する超音波カッターで樹脂４０の切削を行なわなければならず、その場合には、樹脂４０の表面を見た場合、裏面の線状溝４２の加工痕跡が見えるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり破壊抵抗が一定している樹脂加工方法を提供することを目的とする。
また、樹脂表面に線状溝の加工痕跡が見えることのない樹脂加工方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る樹脂加工方法は、樹脂表面に当該樹脂が薄肉厚となるような線状溝を形成する樹脂加工方法であって、樹脂が第１の厚さとなるように前記樹脂の表面に第１の幅の第１の線状溝を形成する第１の形成ステップと、前記第１の線状溝部分の前記樹脂の厚さが前記第１の厚さよりも薄い第２の厚さとなるように、前記第１の線状溝部分に前記第１の幅よりも狭い第２の幅の第２の線状溝を形成する第２の形成ステップとを含む。
【０００９】
この方法では、第１の形成ステップで幅広の第１の線状溝を形成している。この処理により、肉もりが発生しないように樹脂を荒く削ることができる。次に、第２の形成ステップで、第１の線状溝部分に幅の狭い第２の線状溝を形成し、樹脂を第２の厚さに加工している。幅の狭い第２の線状溝を形成しているため、加工面と反対側の面から見た場合に、樹脂表面に線状溝の加工痕跡が見えることがなくなる。それとともに、第１の形成ステップで荒削りを行なっているため、第２の形成ステップで肉もりが発生したとしても少量で済む。このため、樹脂の破壊抵抗が一定する。
【００１０】
好ましくは、前記第１および第２の形成ステップでは、異なる超音波カッターを用いて前記第１および第２の線状溝をそれぞれ形成し、前記第１の形成ステップで用いられる前記超音波カッターの方が、前記第２の形成ステップで用いられる前記超音波カッターよりも先端の角度が大きい刃を有する。さらに好ましくは、前記第１の形成ステップで用いられる前記超音波カッターの切削面は、鉛直方向に取り付けられる前記超音波カッターに対し、前記超音波カッターの進行方向と反対方向に所定の傾斜角を有する。
【００１１】
前記第１の形成ステップで用いられる超音波カッターは進行方向に対して寝かせてある。このため、樹脂を削ぎ落とすようにして第１の線状溝を形成することができるため、肉もりが発生しにくい。このため、樹脂の破壊抵抗が一定する。
【００１２】
さらに好ましくは、前記第１の形成ステップで用いられる前記超音波カッターの切削面は半円形状である。
第１の形成ステップで用いられる超音波カッターの形状を半円形状にすることにより、樹脂が傾いていた場合であっても、第１の線状溝の断面を常に半円形状にすることができる。
【００１３】
さらに好ましくは、前記第１および第２の形成ステップでは、前記第１および第２の線状溝に冷却ガス（好適には窒素ガス）をそれぞれ吹き付ける。
【００１４】
冷却ガスを吹き付けることにより、樹脂の酸化反応が防止される。特に、窒素ガスは、脱酸素機能を有する。このことより、樹脂が変質せず、第１および第２の線状溝部分の表面の仕上がり具合を良好に保つことができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、破壊抵抗が一定するように樹脂を加工することができる。
また、樹脂表面に線状溝の加工痕跡が見えないように樹脂を加工することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、本発明の実施の形態に係る樹脂加工装置の外観図である。樹脂加工装置１０は、樹脂に所定の厚さの線状溝を形成するための装置であり、ステージ１８と、ワーク保持台２０と、支持スタンド１１と、Ｘ軸方向移動治具１２と、Ｙ軸方向移動治具１４と、Ｚ軸方向移動治具１６と、固定治具２２と、ツールチェンジャー２４と、超音波カッター２６と、センサー２８と、エアノズル３４と、ツールスタンド３２と、超音波カッター３０とを備える。
【００１７】
ステージ１８は、支持スタンド１１と、ワーク保持台２０と、ツールスタンド３２とが載置される台である。支持スタンド１１は、ステージ１８上に載置され、Ｘ軸方向移動治具１２を支持する。Ｘ軸方向移動治具１２は、Ｘ軸方向に移動可能な治具である。Ｙ軸方向移動治具１４は、Ｘ軸方向移動治具１２に装着され、Ｙ軸方向に移動可能な治具である。Ｚ軸方向移動治具１６は、Ｙ軸方向移動治具１４に装着され、Ｘ軸方向に移動可能な治具である。固定治具２２は、Ｚ軸方向移動治具１６の先端に固定された治具である。ツールチェンジャー２４は、固定治具２２に固着され、超音波カッター２６を装着するための治具である。
【００１８】
超音波カッター２６は、超音波振動により樹脂からなるワークを切削するカッターである。超音波カッター２６は、ツールチェンジャー２４に着脱可能であり、かつツールチェンジャー２４に装着したときに、中心軸がステージ１８に対して垂直となるように設計されている。センサー２８は、ツールチェンジャー２４に治具を介して装着され、ワークまでの距離を計測する。エアノズル３４からは窒素ガスが放出される。窒素ガスにより、ワーク切削時の樹脂の酸化が防止される。ツールスタンド３２は、使用されていない超音波カッター２６（３０）を一時的に保持するための台である。図中では、ツールスタンド３２上に超音波カッター３０が載置されている。超音波カッター３０も超音波カッター２６と同様、ツールチェンジャー２４に着脱可能であり、装着時に中心軸がステージ１８に対して垂直となるように設計されている。
【００１９】
超音波カッター２６は、先の尖った（鋭角の）刃２６ａと、超音波を発振し、刃２６ａへ超音波を伝える超音波発振器２６ｂとを含む。超音波カッター３０は、先端の幅が刃２６ａよりも広く、かつ鈍角で半円形状の刃３０ａと、超音波を発振し、刃３０ａへ超音波を伝える超音波発振器３０ｂとを含む。刃２６ａ（３０ａ）は、超音波カッター２６（３０）の中心軸周りに回転可能である。刃２６ａ（３０ａ）の位置は駆動制御部（図示せず）により制御される。駆動制御部は、Ｘ軸方向移動治具１２、Ｙ軸方向移動治具１４およびＺ軸方向移動治具１６の移動を制御し、刃２６ａ（３０ａ）を３次元空間中で移動させる。また、駆動制御部は、刃２６ａ（３０ａ）の回転を制御する。すなわち、刃２６ａ（３０ａ）は４自由度を有する。
【００２０】
図２（ａ）は、樹脂加工装置１０の要部を図１のＸ軸方向から見た図である。エアノズル３４は、刃２６ａの先端に窒素ガスを吹き付けるように先端が刃２６ａの先端方向へ向いている。ワーク保持台２０は、樹脂４０を固定するため、樹脂４０の形状に合わせた曲面形状の窪みを有する。なお、ワーク保持台２０は窪みを有していなくとも樹脂４０を固定することができればどのような形状であっても良い。図２（ｂ）は、超音波カッター３０の正面図であり、ツールチェンジャー２４に装着されることにより使用される。
【００２１】
以上説明した樹脂加工装置１０を用いた樹脂加工方法について次に説明する。
図３は、上述の樹脂加工装置１０による樹脂加工方法を説明するための図である。以下では、樹脂製のダッシュボードに線状溝を形成する場合を想定して加工方法について説明する。線状溝はエアバックが開いた場合に破壊されるような破壊抵抗を有する必要がある。このため、ダッシュボードの厚さが３ｍｍ程度の場合には、その一部を０．５ｍｍ以下に加工しなければならない。
【００２２】
図３（ａ）に示されるように、第１の工程として、超音波カッター３０を用いて、樹脂４０に所定の厚さの線状溝５２を形成する。なお、線状溝５２の位置は予め駆動制御部に登録されているものとする。駆動制御部は、登録された位置情報に従い、樹脂４０に線状溝５２を形成する。その際、駆動制御部は、樹脂４０の表面までの距離をセンサー２８を用いて計測し、樹脂４０の表面から所定の厚さだけ樹脂４０を切削することにより線状溝５２を形成し、樹脂４０の厚みを２ｍｍ以下にする。なお、刃３０ａの形状は、幅広でかつ鈍角である。このため、線状溝５２の形成時には樹脂４０が削ぎ落とされ、肉もりは発生しない。
【００２３】
次に、図３（ｂ）に示すように、第２の工程として、超音波カッター２６を用いて、樹脂４０に所定の厚さの線状溝５４を形成する。ユーザは、ツールチェンジャー２４に取り付けられた超音波カッター３０を超音波カッター２６に付け替える。その後、駆動制御部が超音波カッター２６を案内し、線状溝５４を線状溝５２と同じ位置に形成する。第２の工程により、第１の工程よりもさらに薄く樹脂４０を加工することができ、樹脂４０の厚さを０．５ｍｍ以下に加工することができる。その際、鋭角形状の刃２６ａを用いているため肉もりは発生するものの、第１の工程で樹脂４０を所定の厚さまで削っているため、第２の工程で削る樹脂４０の量は少量であり、発生する肉もりの量も少量で済む。また、その際に発生する発熱量も少なくなる。
【００２４】
なお、第１および第２の工程では、切削時に樹脂４０の温度が上昇し、酸化されやすくなっている。このため、エアノズル３４より窒素ガスを線状溝５２（５４）に吹き付け、酸化を防止している。すなわち、窒素ガスを吹き付けることにより、線状溝５２（５４）部分の酸素が奪われ樹脂４０が酸化しにくくなる。また、樹脂４０の温度を低下させることもでき、酸化し難くなる。これにより、樹脂４０が変質せず、線状溝５２（５４）部分の表面の仕上がり具合を良好に保つことができる。
【００２５】
図４は、超音波カッター３０により樹脂４０を切削する場合の正面断面図である。図４（ａ）は樹脂４０の切削面が水平な場合の断面形状を示しており、図４（ｂ）は樹脂４０の切削面がステージ１８に対して傾斜している場合の樹脂４０の断面形状を示している。超音波カッター３０の刃３０ａは鈍角形状を有しているため、樹脂４０の切削面が傾斜している場合であっても、所望の厚さに樹脂４０を加工することができる。
【００２６】
図５は、超音波カッター２６により樹脂４０を切削する場合の正面断面図である。図５（ａ）は図４（ａ）に示される樹脂４０を切削した場合の断面形状を示しており、図５（ｂ）は図４（ｂ）に示される樹脂４０を切削した場合の断面形状を示している。超音波カッター２６の刃２６ａは超音波カッター３０の刃３０ａに比べ幅が狭く、先が尖っている。このため、図５（ｂ）のように樹脂４０が傾斜している場合であっても、超音波カッター３０により形成される線状溝部分に刃２６ａが必ず到達するようになっており、樹脂４０を所望の厚さまで薄く成型することができる。
【００２７】
図６は、超音波カッター３０および２６により樹脂４０を切削する場合の側面断面図である。図６（ａ）は切削面が超音波カッター３０（２６）の進行方向に対し下り傾斜している場合の断面形状を示しており、図６（ｂ）は切削面が超音波カッター３０（２６）の進行方向に対し上り傾斜している場合の断面形状を示している。刃３０ａの樹脂４０を切削する面は、鉛直方向よりも水平方向に寝かせた傾斜面を有する。このため、樹脂４０が図６（ａ）または図６（ｂ）のような傾斜を有する場合であっても、樹脂４０を掻き出しながら線状溝を形成することができる。このため、肉もりが発生しにくくなる。一方、刃２６ａの樹脂４０を切削する面は鉛直方向と平行に作られている。
【００２８】
以上説明したように、その際、第１の工程で、鈍角の刃３０ａを有する超音波カッター３０を用いて、肉もりが発生しないように樹脂４０に線状溝５２を形成している。その後、第２の工程で、鋭角の刃２６ａを有する超音波カッター２６を用いて線状溝５２よりも幅の狭い線状溝５２を形成し、樹脂４０の厚さを０．５ｍｍ以下に成型している。このため、従来に比べ肉もりの量が少なく、樹脂４０の破壊抵抗を一定させることができる。また、鋭角の刃２６ａにより樹脂４０を０．５ｍｍ以下にまで成型している。このため、樹脂表面から見た場合に、線状溝の加工痕跡が見えることがない。
【００２９】
以上、本発明に係る樹脂加工方法について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではない。
例えば、エアノズル３４から窒素ガス以外の冷却ガスを樹脂４０表面に吹き付けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は一部分を薄く形成する樹脂の加工方法に適用でき、特に、エアバックを収納するダッシュボードの加工方法等に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態に係る樹脂加工装置の外観図である。
【図２】樹脂加工装置の要部を図１に示すＸ軸方向から見た図である。
【図３】樹脂加工装置による樹脂加工方法を説明するための図である。
【図４】超音波カッターにより樹脂を切削する場合の正面断面図である。
【図５】超音波カッターにより樹脂を切削する場合の正面断面図である。
【図６】超音波カッターにより樹脂を切削する場合の側面断面図である。
【図７】従来の樹脂加工方法の問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０  樹脂加工装置
１１  支持スタンド
１２  Ｘ軸方向移動治具
１４  Ｙ軸方向移動治具
１６  Ｚ軸方向移動治具
１８  ステージ
２０  ワーク保持台
２２  固定治具
２４  ツールチェンジャー
２６，３０  超音波カッター
２６ａ，３０ａ  刃
２６ｂ，３０ｂ  超音波発振器
２８  センサー
３２  ツールスタンド
３４  エアノズル
４０  樹脂
４２，４４，５２，５４  線状溝
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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